汽車底盤平臺懸架性能仿真模塊的開發與應用

張家斌 蔡宇超

摘 要：為分析某汽車底盤平臺對不同車型操控穩定性以及平順性的適應性，以vc++和ADAMS，開發了底盤平臺懸架分析專用模塊，該模塊可以快速建立前后懸架、其它子系統以及整車的參數化模型，并能快速完成操控穩定性和平順性的分析優化。通過該模塊對兩款采用該底盤平臺車型A1、A2的前、后懸架進行了運動學仿真分析并建立整車仿真模型，同時根據國標應用該模塊對兩款車型進行了操縱穩定性的轉向脈沖仿真分析、計分評價、偏頻測定仿真，以及隨機路面平順性的分析。研究結果表明該專用模塊具有較好的工程應用價值，采用該底盤平臺的兩款車型具有較好的操控穩定性和平順性。

關鍵詞：底盤平臺;模塊;操控穩定性;平順性

0 引言

本研究以多體動力學軟件為基礎，開發一套用于底盤平臺操控穩定性及平順性分析的專用模塊。該模塊以菜單和對話框的模式，通過調用專用模塊快速完成其各個子系統以及整車模型的參數化自動建模，并具有對底盤平臺操控穩定性、平順性進行分析優化，以及對仿真數據進行提取、管理顯示等后處理功能，從而大大提高對底盤平臺性能分析的效率。

1 多車型底盤平臺專用模塊

該模塊是針對懸架和共享底盤分析時需要利用的建模、仿真、數據處理和優化設計等環節，以Vc++6.0和ADAMS/Car為平臺開發而成，模塊構建過程比較復雜，所需篇幅較大，在此不再贅述。

1.1 模塊功能

該底盤平臺模塊是在Windows環境下，以專用模塊開發而成，具有以下功能：（1）前后懸架子系統、轉向系子系統、前后橫向穩定桿子系統、車身子系統、前后車輪子系統的參數化自動建模。（2）自動化裝配功能，各子系統和底盤平臺仿真分析模型的自動裝配。（3）結果數據后處理功能，快速完成懸架的運動學仿真分析以及仿真結果后處理和數據提取。（4）自動仿真分析功能，對底盤平臺進行操作穩定性、平順性分析，并進行分析評價，快速地判斷該底盤是否符合要求。（5）優化功能，通過對整車模型中相關參數進行修改，使設計的懸架和底盤最終都能達到良好的性能。

1.2 各子系統參數化建模模塊

1.2.1 前后懸架建模模塊

為滿足底盤平臺的通用性要求，懸架模型應為參數化模型，以便修改其硬點坐標、彈簧剛度、減振器阻尼以及車輪定位參數，從而衍生出多款車型。采用底盤平臺的車型一般都有相同結構形式的懸架系統，只要通過調整懸架的剛度和阻尼、輪距、軸距、輪胎和車身等就可以衍生出不同用途的車型。本研究以兩款采用底盤平臺的車型A1、A2為例，運用開發的模塊建立這兩款車型的參數化建模。在相應的建模對話框中輸入參數后，模塊自動調用多體動力學軟件完成對前后懸架的參數化建模，并將建好的模型自動保存在個人數據庫中以便隨時調用。前懸架為麥弗遜懸架，后懸架為縱臂三連桿懸架，前懸架模型如圖1所示，后懸架建模方式和前懸架類似。

2 平順性仿真及分析

偏頻的測定：

前后懸架及其簧載質量組成的振動系統的固有頻率是影響汽車平順性的主要原因之一。根據文獻中關于汽車懸掛系統的固有頻率和阻尼比測定方法，通過ADAMS/Car中進行的二次開發，本研究建立了四柱試驗臺測試前后偏頻的試驗系統。本研究使用四柱試驗臺平順性仿真分析功能模塊對A1、A2兩款車的前后偏頻進行了測量，測出A1前偏頻0.93，后偏頻1.12;A2前偏頻1.04，后偏頻1.28，單位Hz，根據文獻中對前后偏頻取值范圍要求可知，采用底盤平臺的A1、A2兩款車型的前后偏頻均滿足平順性要求，兩款車型的前偏頻曲線如圖所示。

3 結束語

本研究通過對ADAMS/Car的二次開發，完成了對前后懸架、前后車輪等子系統以及整車的自動參數化建模及分析處理功能模塊的設計，能在較大程度上提升分析的效率，然后運用該模塊的仿真分析功能，并且進行偏頻測定和隨機路面平順性分析。研究結果表明，采用該底盤平臺的兩款車型均有較好的操控穩定性和平順性，同時也驗證了該模塊具有的工程應用價值。

參考文獻：

[1]趙立微.基于K&C試驗的懸架特性分析與試驗優化[D].長春：吉林大學汽車工程學院，2008.

[2]廖力成，熊禾根.基于ADAMS的麥弗遜懸架的運動學仿真與結構優化[J].機電工程技術，2009，38（09）：33.